Основные сырьевые материалы
В большинстве случаев для намотки в качестве армирующего материала применяется непрерывный ровинг £-стекла. Несколько более прочный, но и более дорогой ровинг S-стекла используется реже, главным образом в космической промышленности. Оба типа ровинга, имеющие высокий предел прочности при растяжении, хорошо перерабатываются намоткой. Удельная прочность колеблется в пределах 0,75 ... 1,50 МПа-м3/кг. В однонаправленных композициях предел прочности при растяжении достигает 2,4 ГПа. Недостатком, ограничивающим применение ровингов, является меньший модуль упругости, чем у других конструкционных мате -
Ї6.1. Сравнительные характеристики волокон
*х Диаметром G по техническим условиям (стандарту) MU-R-6Q346. *2 Любого диаметра, кроме G по Мі7-І?-60346. *3 По МІ/-Я-60346. *4 Общего назначения по Mil-R-60346. *Б Фирмы «Юнион карбайд». *6 Фирмы «Целанеза». *' Фирмы «Дюпои». |
Риалов. В зависимости от типа стекла значения удельного модуля составляют 27,4 ... 34,9 МПа-м3/кг. Максимальное значение модуля, которое может быть достигнуто в однонаправленных композитах, составляет 41,4 ... 55,2 ГПа. Большинство применяемых в промышленности труб, резервуаров и сосудов высокого давления не подвергаются чрезмерным изгибающим или критическим продольным нагрузкам, что позволяет успешно использовать для получения этих конструкций низкомодульное стекловолокно. Если тип нагружения очень близок к продольному изгибу, толщина стенок может быть увеличена или в конструкцию изделия должны быть введены ребра жесткости, но так, чтобы не вызывать большого увеличения массы и стоимости.
Другой метод повышения жесткости состоит в использовании для намотки высокомодульного волокна. Из высокомодульных материалов, применяемых для этой цели, наибольшее внимание привлекают углеродное, а также арамидное волокно «Кевлар-49» фирмы «Дюпон». Удельный модуль у этих армирующих материалов в 3—4 раза выше, чем у стеклянных ровингов. Другим их преимуществом является низкая плотность, благодаря чему удельная прочность таких композитов оказывается выше, чем у стеклопластиков (табл. 16.1). Стоимость углеродных и арамидных воло - 200 кон хотя и существенно снизилась в последние годы, но по-прежнему остается непомерно высокой для их широкого промышленного внедрения. Сейчас только аэрокосмическая промышленность может позволить себе применять углеродные волокна и «Кевлар». «Гибриды», т. е. комбинации стекловолокна с высокомодульными волокнами, представляют собой оптимальный компромисс между жесткостью конструкции, массой и стоимостью. Типичным примером могут служить сосуды высокого давления, полученные намоткой углеродного волокна для обеспечения продольной жесткости, поверх которого намотано стекловолокно для создания высокой стойкости к воздействию окружных усилий.
Для армирования конструкций, получаемых намоткой волокном, было испытано множество различных нитевидных материалов, в число которых входят стальная проволока, борволокна, волокно на основе окиси бериллия, полиамидное, полиэфирное и асбестовое волокна. Однако ни один из этих материалов не получил промышленного применения.